機(jī)械產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)與構(gòu)成課件

1、第1章 機(jī)械制造概論機(jī)械產(chǎn)品的生產(chǎn)過(guò)程市場(chǎng)需求調(diào)查分析新產(chǎn)品 設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)產(chǎn)品 制造售后服務(wù)產(chǎn)品回收 產(chǎn)品 銷(xiāo)售第1章 機(jī)械制造概論機(jī)械產(chǎn)品的生產(chǎn)過(guò)程市場(chǎng)需求調(diào)查分析新產(chǎn)品機(jī)械制造 現(xiàn)代制造正在將系統(tǒng)論、信息論和控制論所形成的科學(xué)和方法論與機(jī)械制造科學(xué)結(jié)合起來(lái)，形成包括產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造、管理和技術(shù)等一體化的制造系統(tǒng)概念。機(jī)械制造已經(jīng)由一門(mén)技藝成長(zhǎng)為一門(mén)工程科學(xué)。 制造系統(tǒng)是指覆蓋產(chǎn)品全生命周期的制造活動(dòng)所形成的系統(tǒng)，即設(shè)計(jì)、制造、裝配及市場(chǎng)乃至回收的全過(guò)程。 機(jī)械制造的根本宗旨是以最小的資源消耗、最低的環(huán)境污染度，產(chǎn)生最大的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。 是將社會(huì)資源（物料、能源、設(shè)備、信息、人力等）轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品的

2、過(guò)程 。機(jī)械制造 現(xiàn)代制造正在將系統(tǒng)論、信息論和控制論所形成的 1.1 機(jī)械產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)與構(gòu)成1. 產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的意義 消費(fèi)者對(duì)產(chǎn)品功能、質(zhì)量、外觀、價(jià)格等不斷提出新的需求及消費(fèi)個(gè)性化，要求企業(yè)不斷開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品。 國(guó)際國(guó)內(nèi)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈，企業(yè)為了贏得競(jìng)爭(zhēng)，需要 不斷開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品。 隨著先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用，使產(chǎn)品的更新?lián)Q代加快，市 場(chǎng)壽命越來(lái)越短，產(chǎn)品開(kāi)發(fā)越來(lái)越重要。 1.1 機(jī)械產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)與構(gòu)成1. 產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的意義 消費(fèi)者產(chǎn)品的壽命周期介紹期衰退期成長(zhǎng)期產(chǎn)品壽命周期產(chǎn)品銷(xiāo)量時(shí)間成熟期產(chǎn)品的壽命周期介紹期衰退期成長(zhǎng)期產(chǎn)品壽命周期產(chǎn)品銷(xiāo)量時(shí)間成熟理想的產(chǎn)品壽命周期線 產(chǎn)品C產(chǎn)品B時(shí)間產(chǎn)品銷(xiāo)量產(chǎn)品A理想的產(chǎn)品壽命周

3、期線 產(chǎn)品C產(chǎn)品B時(shí)間產(chǎn)品銷(xiāo)量產(chǎn)品A2. 新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的決策新產(chǎn)品按改進(jìn)程度分為四大類(lèi)：全新產(chǎn)品、換代產(chǎn)品、改進(jìn)產(chǎn)品和仿制產(chǎn)品技術(shù)開(kāi)發(fā) 經(jīng)濟(jì)投入：10 影 響 度：10%中間試驗(yàn) 經(jīng)濟(jì)投入：100 影 響 度：10%生產(chǎn)上市 經(jīng)濟(jì)投入：1000 影 響 度：10%開(kāi)發(fā)決策 經(jīng)濟(jì)投入：1 影響度：70%新產(chǎn)品 新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)各個(gè)階段、資金投入及對(duì)企業(yè)發(fā)展前景和經(jīng)濟(jì)效益的影響度：2. 新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的決策新產(chǎn)品按改進(jìn)程度分為四大類(lèi)：技術(shù)開(kāi)發(fā) 開(kāi)發(fā)意向開(kāi)發(fā)調(diào)研科技調(diào)研市場(chǎng)調(diào)研競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境調(diào)研企業(yè)內(nèi)部調(diào)研調(diào)研分析立項(xiàng)評(píng)估開(kāi)發(fā)決策 新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)決策至關(guān)重要，開(kāi)發(fā)決策的依據(jù)是開(kāi)發(fā)調(diào)研。 立項(xiàng)評(píng)估的內(nèi)容是經(jīng)濟(jì)分析和風(fēng)險(xiǎn)分

4、析。經(jīng)濟(jì)分析主要考慮產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的資金投入、投資回收期和盈虧平衡時(shí)產(chǎn)品的最小銷(xiāo)售量等。風(fēng)險(xiǎn)分析主要考慮技術(shù)成功率、商業(yè)成功率和產(chǎn)品壽命周期等。 開(kāi)發(fā)意向開(kāi)發(fā)調(diào)研科技調(diào)研市場(chǎng)調(diào)研競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境調(diào)研企業(yè)內(nèi)部調(diào)研調(diào)研獨(dú)立研制 依靠本企業(yè)自身力量獨(dú)立進(jìn)行新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)。技術(shù)經(jīng)濟(jì)實(shí)力雄厚的企業(yè)往往采用這種方式。一般的企業(yè)開(kāi)發(fā)不太復(fù)雜的產(chǎn)品或開(kāi)發(fā)仿制、改進(jìn)產(chǎn)品也比較適于這種方式。合作開(kāi)發(fā) 由企業(yè)和高校或科研機(jī)構(gòu)合作進(jìn)行技術(shù)開(kāi)發(fā)。由于新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)可能涉及到較廣闊的學(xué)術(shù)領(lǐng)域，需要各種檢測(cè)設(shè)備、實(shí)驗(yàn)設(shè)備，需要各類(lèi)人才進(jìn)行創(chuàng)新工作，而高校和科研機(jī)構(gòu)在這方面有比較強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)。技術(shù)引進(jìn) 通過(guò)購(gòu)買(mǎi)專(zhuān)利，引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)等方式，使企業(yè)的產(chǎn)

5、品迅速趕上先進(jìn)水平，進(jìn)入國(guó)際市場(chǎng)。對(duì)項(xiàng)目的引進(jìn)應(yīng)充分掌握國(guó)內(nèi)外技術(shù)發(fā)展的狀況，進(jìn)行充分的市場(chǎng)分析，以減少風(fēng)險(xiǎn)和避免損失。 3. 新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的方式獨(dú)立研制 依靠本企業(yè)自身力量獨(dú)立進(jìn)行新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)。技術(shù)經(jīng)濟(jì)實(shí)4. 新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的步驟1）產(chǎn)品概念設(shè)計(jì) 包括基本特征、技術(shù)原理、主要結(jié)構(gòu)形式、主要功能、市場(chǎng)定位、 技術(shù)規(guī)格、主要參數(shù)、目標(biāo)成本及國(guó)內(nèi)外類(lèi)似產(chǎn)品比較。維 修運(yùn)輸安裝售后服務(wù)保證包 裝品 質(zhì)品牌外觀使用價(jià)值4. 新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的步驟1）產(chǎn)品概念設(shè)計(jì) 維 2）產(chǎn)品方案設(shè)計(jì) 主要確定實(shí)現(xiàn)概念設(shè)計(jì)的總體方案，含機(jī)械結(jié)構(gòu)方案、電器控制方案、外形方案等。還要繪制產(chǎn)品總裝圖的工作原理草圖，給出其主要尺寸，列出產(chǎn)品

6、的特殊配套零部件和外購(gòu)件明細(xì)表等。3）技術(shù)設(shè)計(jì) 根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)，將方案設(shè)計(jì)中確定的基本結(jié)構(gòu)和技術(shù)參數(shù)具體化進(jìn)一步確定產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)和技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。 內(nèi)容包括：（1） 通過(guò)計(jì)算、分析和試驗(yàn)確定重要零部件的結(jié)構(gòu)、尺寸和配合， 畫(huà)出機(jī)器總圖，重要零部件圖、液壓系統(tǒng)圖、電器系統(tǒng)圖等。（2） 編寫(xiě)部件、附件、通用件、標(biāo)準(zhǔn)件、外購(gòu)件等明細(xì)表及特殊材 料表。（3）編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)，說(shuō)明產(chǎn)品結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。（4）制定加工裝配以及產(chǎn)品驗(yàn)收和交貨的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)文件。2）產(chǎn)品方案設(shè)計(jì) 主要確定實(shí)現(xiàn)概念設(shè)計(jì)的總體方案，含機(jī) 4）生產(chǎn)設(shè)計(jì) 將經(jīng)過(guò)審核和修正的前一段的設(shè)計(jì)具體化為生產(chǎn)用的工作圖，因此又叫工作圖設(shè)計(jì)。 本階段要求繪制

7、全套施工圖樣、準(zhǔn)備制造和使用所需的技術(shù)文件，為企業(yè)提供可靠的生產(chǎn)依據(jù)；必須根據(jù)企業(yè)的具體條件設(shè)計(jì)確定生產(chǎn)的組織和生產(chǎn)設(shè)備的安排；還要求設(shè)計(jì)制造專(zhuān)門(mén)的刀具、模具、夾具、檢測(cè)量具的工藝設(shè)備，然后進(jìn)入小批試制、銷(xiāo)售，最后投產(chǎn)。 技術(shù)設(shè)計(jì)之后要要組織設(shè)計(jì)部門(mén)、工藝部門(mén)、生產(chǎn)管理部門(mén)、銷(xiāo)售部門(mén)的人員進(jìn)行設(shè)計(jì)評(píng)審，評(píng)審后進(jìn)行修改，然后完成樣機(jī)制造。樣機(jī)經(jīng)測(cè)試后，連同設(shè)計(jì)資料和工藝設(shè)計(jì)一起進(jìn)行新產(chǎn)品鑒定。 4）生產(chǎn)設(shè)計(jì) 將經(jīng)過(guò)審核和修正的前一段的設(shè)計(jì)具體產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)產(chǎn)品方案設(shè)計(jì)產(chǎn)品技術(shù)設(shè)計(jì)產(chǎn)品生產(chǎn)設(shè) 計(jì) 產(chǎn)品小批試制產(chǎn)品開(kāi)發(fā)決策樣機(jī)設(shè)計(jì)試制產(chǎn)品試銷(xiāo)批量投產(chǎn)新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的步驟：產(chǎn)產(chǎn)產(chǎn)產(chǎn)產(chǎn)產(chǎn)樣產(chǎn)批新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的步驟

8、： 計(jì)算機(jī)輔助計(jì)算分析、輔助設(shè)計(jì)、輔助制造等手段廣泛應(yīng)用。常用的軟件有AutoCAD、華正、開(kāi)目及Solidworks、ProE、UG、MasterCAM、Cimatron、 I-deas等。 基于CAD/CAE/CAM以及多媒體技術(shù)發(fā)展起來(lái)的虛擬制造技術(shù)，有效加快了產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的速度?？焖俪尚沃圃霷P技術(shù)使開(kāi)發(fā)時(shí)間和費(fèi)用降低，是現(xiàn)代產(chǎn)品快速開(kāi)發(fā)的重要技術(shù)。5. 產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的技術(shù)手段 計(jì)算機(jī)輔助計(jì)算分析、輔助設(shè)計(jì)、輔助制造等手5機(jī)械產(chǎn)品的構(gòu)成管理控制系統(tǒng)基 礎(chǔ) 結(jié) 構(gòu) 部 件調(diào) 速 部 件動(dòng)力 部 件執(zhí) 行 部 件操作控制部件通訊導(dǎo)航系統(tǒng)裝 飾 覆 蓋 部 件安 全 系 統(tǒng)汽車(chē)的構(gòu)成機(jī)械產(chǎn)品的構(gòu)成管

9、理控基 礎(chǔ) 結(jié) 構(gòu) 部 件調(diào) 速 部 件動(dòng)力 鋼板、鋼材（型材）、鑄鐵、有色金屬、工程塑料、復(fù)合材料、橡膠、玻璃、石棉、陶瓷、纖維、海綿、皮革、油漆以及鉻、鎢和木材等。機(jī)械產(chǎn)品使用的材料 鋼板、鋼材（型材）、鑄鐵、有色金屬、機(jī)械產(chǎn) 機(jī)械產(chǎn)品的制造過(guò)程（小制造） 1.2 制造過(guò)程與生產(chǎn)組織 制造過(guò)程是指從原材料到產(chǎn)品的全過(guò)程，包括零件制造、部件裝配和整機(jī)組裝等。制造過(guò)程包括生產(chǎn)設(shè)計(jì)、技術(shù)準(zhǔn)備、生產(chǎn)計(jì)劃、毛坯制造、機(jī)械加工、熱處理、裝配、質(zhì)量檢驗(yàn)以及儲(chǔ)運(yùn)等工藝過(guò)程。 制造過(guò)程中，原材料、毛坯，加工中的半成品、零部件及產(chǎn)品整機(jī)形成了物料流；產(chǎn)品裝配圖、零部件圖、各種工藝文件、CAD軟件、CAM軟件、

10、產(chǎn)品的定單、生產(chǎn)調(diào)度計(jì)劃等形成了信息流；電能、機(jī)械能、熱能等形成了能量流。 機(jī)械產(chǎn)品的制造過(guò)程（小制造） 1.2 制造過(guò)程與生產(chǎn) 制造過(guò)程的物料流、信息流、能量流及設(shè)備與人構(gòu)成了機(jī)械制造系統(tǒng)。物料流是制造系統(tǒng)的本質(zhì)，在物料流動(dòng)過(guò)程中，原材料變成了產(chǎn)品。能量流為物料流提供了動(dòng)力，電力驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，再驅(qū)動(dòng)各種機(jī)械運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)加工和運(yùn)輸；熱能用來(lái)加熱金屬進(jìn)行鑄造、鍛造、熱處理等。信息則控制物料如何運(yùn)動(dòng)，控制能量如何作功。在整個(gè)制造過(guò)程中，人和設(shè)備是制造活動(dòng)的支撐條件，所有的制造活動(dòng)都受各種條件和環(huán)境的約束。 機(jī)械產(chǎn)品的制造過(guò)程 制造過(guò)程的物料流、信息流、能量流及設(shè)備與人 機(jī)機(jī)械制造系統(tǒng)圖原料或毛坯存儲(chǔ)運(yùn)

11、輸制造檢驗(yàn)成品信 息 系 統(tǒng)能源能 量 系 統(tǒng)物流信息流能量流機(jī)械制造系統(tǒng)圖原料或毛坯存儲(chǔ)運(yùn)輸制造檢驗(yàn)成品信 息 系 零件的制造過(guò)程1. 零件制造工藝方法（1）材料去除工藝（m0） 按照一定的方式從毛坯上去除多余材料形成符合技術(shù) 要求的零件的工藝方法。主要包括切削加工和特種加工。（2）材料成形工藝（m=0） 利用模型使原材料形成毛坯或零件的工藝方法。 常用成形工藝方法有鑄造、鍛造、沖壓、注塑等。零件的制造過(guò)程1. 零件制造工藝方法（1）材料去除工藝（m（3）材料累加工藝（m0） 將零件以微元疊加的方式逐漸累加形成的工藝方法。 常用的工藝方法有:光固化法（SLA） 疊層制造法（LOM）激光選區(qū)燒

12、結(jié)法（SLS）熔積法（FDM）三維打印法等（3）材料累加工藝（m0）光固化法（SLA） 2. 零件制造過(guò)程 零件制造是機(jī)器制造過(guò)程的基本單元。零件的制造主要利用材料去除工藝方法（包括切削加工及特種加工）和材料成形工藝方法形成零件所需形狀，并且適時(shí)的將熱處理工藝穿插在其中完成。 絕大部分零件是通過(guò)機(jī)械加工完成的。2. 零件制造過(guò)程 零件制造是機(jī)器制造過(guò)程的基本單元。物流信息流能量流原料或毛坯存儲(chǔ)機(jī)床刀具夾具機(jī)械加工工藝過(guò) 程檢驗(yàn)成品機(jī)械制造系統(tǒng)信息系統(tǒng)能源能 量 系 統(tǒng)工藝規(guī)程、數(shù)控程序、適用控制模型等上工序下工序機(jī)械加工工藝系統(tǒng)物流信息流能量流原料或毛坯存儲(chǔ)機(jī)床刀具夾具機(jī)械加工工藝過(guò) 程 如圖

13、所示階梯軸的工藝路線可以為： 1）下料； 2) 車(chē)外圓，留磨量0.30.5mm; 3) 銑鍵槽； 4）熱處理，4548 HRc； 5）磨外圓至圖紙尺寸。 工藝規(guī)程：選用毛坯大小，選擇加工方法，加工順序，確定加工過(guò)程，使用機(jī)床，刀具切削參數(shù)和其他工藝信息等系列問(wèn)題，完成這些工作就是制定工藝規(guī)程。工藝路線：僅列出加工順序和主要加工單元的工藝過(guò)程只能稱(chēng)之為工藝路線。 如圖所示階梯軸的工藝路線可以為： 工藝規(guī)程1機(jī)械加工工藝與生產(chǎn)類(lèi)型 生產(chǎn)綱領(lǐng)的計(jì)算：N=Qn(1+a)(1+b) 50000 5000 1000大量生產(chǎn) 500050000 5005000 3001000大批生產(chǎn) 5005000 200

14、500 100300中批生產(chǎn) 100500 202005100小批生產(chǎn) 100 205單件生產(chǎn)輕型機(jī)械中型機(jī)械重型機(jī)械零件生產(chǎn)綱領(lǐng)（件/年）生 產(chǎn) 類(lèi) 型生產(chǎn)類(lèi)型與生產(chǎn)綱領(lǐng)的關(guān)系 1.3 生產(chǎn)類(lèi)型與生產(chǎn)方式1機(jī)械加工工藝與生產(chǎn)類(lèi)型 50000 5000 10各種生產(chǎn)類(lèi)型工藝過(guò)程的重要特點(diǎn) 類(lèi)型特點(diǎn)單件生產(chǎn)成批生產(chǎn)大量生產(chǎn)加工對(duì)象經(jīng)常變換周期性變換固定不變毛坯木模造型、自由鍛金屬模造型、模鍛金屬模機(jī)器造型、模鍛機(jī)床設(shè)備通用設(shè)備、數(shù)控設(shè)備通用、專(zhuān)門(mén)及部分專(zhuān)用設(shè)備專(zhuān)用、自動(dòng)設(shè)備及 自動(dòng)線機(jī)床布局按機(jī)群式布置按零件類(lèi)別、按工段排列按流水線或自動(dòng)線排列夾具通用或組合夾具專(zhuān)用夾具高效率的專(zhuān)用夾具刀具量具通

15、用刀具和量具專(zhuān)用或通用刀具量具專(zhuān)用刀具量具、自動(dòng)測(cè)量裝配方法零件不互換，鉗工修配多數(shù)互換，部分試配或修配全部呼喚或分組互換生產(chǎn)周期不一定周期重復(fù)長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)生產(chǎn)生產(chǎn)率低，用數(shù)控機(jī)床可提高中等高成本高中等低工人技術(shù)高中等一般工藝文件簡(jiǎn)單比較詳細(xì)詳細(xì)編制各種生產(chǎn)類(lèi)型工藝過(guò)程的重要特點(diǎn) 類(lèi)型加工對(duì)象經(jīng) 產(chǎn)品的用途不同，市場(chǎng)需求不同，決定了它有不同的生產(chǎn)批量。批量不同，形成了不同的生產(chǎn)規(guī)模（亦即生產(chǎn)類(lèi)型），不同生產(chǎn)規(guī)模的生產(chǎn)組織方式及相應(yīng)的工藝過(guò)程也不相同。2.生產(chǎn)類(lèi)型與生產(chǎn)方式 過(guò)去，批量生產(chǎn)往往是由自動(dòng)生產(chǎn)線及專(zhuān)用生產(chǎn)線來(lái)完成的，單件小批生產(chǎn)往往采用通用設(shè)備靠人的技術(shù)或技藝來(lái)完成的；現(xiàn)在，數(shù)控技術(shù)和

16、設(shè)備的智能化改變了這種狀況，單件小批生產(chǎn)也可以獲得接近大批量生產(chǎn)的效率和成本。 單件小批生產(chǎn)往往采用工序集中原則，大批量生產(chǎn)往往采用工序分散原則。大批量生產(chǎn)，產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程和大批量制造過(guò)程中間往往有單件小批試制，單件小批生產(chǎn)的開(kāi)發(fā)過(guò)程和生產(chǎn)過(guò)程往往合為一體。市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的激烈化和特殊需求使快速響應(yīng)制造成為現(xiàn)實(shí)需求。 產(chǎn)品的用途不同，市場(chǎng)需求不同，決定了它有不同的生產(chǎn)批量。企業(yè)組織生產(chǎn)模式1）生產(chǎn)全部零部件，自主裝配整機(jī)。 大而全，過(guò)去一些大型國(guó)企，一拖、一汽、二汽2）生產(chǎn)部分關(guān)鍵零部件，其余由其它企業(yè) 供應(yīng)。 目前大多數(shù)制造企業(yè)屬于這一種生產(chǎn)模式3）完全不生產(chǎn)零部件，自己只負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)和 銷(xiāo)售。 兩頭在內(nèi)，中間在外；或兩頭大中間小，啞鈴式企業(yè)組織生產(chǎn)模式1）生產(chǎn)全部零部件，自主裝配整機(jī)。 大批量生產(chǎn)中生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間和終結(jié)時(shí)間較短，機(jī)動(dòng)時(shí)間較長(zhǎng)，靠提高切削速度來(lái)提高生產(chǎn)率效果比較明顯。 單件小批生產(chǎn)中生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間和終結(jié)時(shí)間較長(zhǎng)，機(jī)動(dòng)時(shí)間較短，靠提高切削速度來(lái)提高生產(chǎn)率效果不明顯。 目前，市場(chǎng)廣泛需求的是多品種和小批量生產(chǎn)，而新的科學(xué)技術(shù)也不斷涌現(xiàn)，因此推動(dòng)了制造哲理的革新和生產(chǎn)方式的轉(zhuǎn)變。 3.制造哲理與生產(chǎn)方式 大批量生產(chǎn)中生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間和終結(jié)時(shí)間較短，機(jī)動(dòng)時(shí)間較長(zhǎng)新的制造理念柔性制造（Flexible Manufacturing） 以硬件為基礎(chǔ)軟件作支持，改變程序?qū)崿F(xiàn)所需控制，